(57)【要約】【課題】半永久的な一体化処理が不要なマイクロ流体デバイス、およびその製造方法を提供する。【解決手段】面１０ａ及び面２０ａの全面に疎水化処理を施す。面１０ａ及び面２０ａに対し、重ね合わせると流路２となる上側溝部１１および下側溝部２１を形成する。上側板状基材１０の所定位置に、第１貫通穴１２および第２貫通穴１３を形成する。上側板状基材１０と下側板状基材２０とを重ね合わせて、上側圧接部材３０および下側圧接部材４０とボルト５１とによって固定する。これにより、非可逆的な一体化工程を経ることなく、流体の漏出のないマイクロ流体デバイスを形成できる。好ましくは、板状基材はＦｅ−Ｎｉ合金であり、表面偏析したＢＮにより疎水化を実現する。エッチングにて溝部を形成する。【選択図】        図１
2005007529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板状基材を積層してなるマイクロ流体デバイスであって、
前記複数の板状基材のうち、互いに接触する関係にある第１板状基材と第２板状基材とにおいて、
前記第１板状基材の表面のうち前記第２板状基材と接触する第１表面と、
前記第２板状基材の表面のうち前記第１板状基材と接触する第２表面と、
の少なくとも１つの表面に、前記第１と第２の板状基材とを積層したときにマイクロ流体デバイスの流路を規定する溝部、
を備え、
前記第１および第２表面において、同一流体種に対するぬれ性が前記溝部と前記流路の外部とで異なる、
ことを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ流体デバイスであって、
前記複数の板状基材は、分解自在に固定されていることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のマイクロ流体デバイスであって、
前記溝部以外の部分が、疎水性を備えることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載のマイクロ流体デバイスであって、
前記第１および第２表面に窒化ホウ素が存在することを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載のマイクロ流体デバイスであって、
前記複数の板状基材はホウ素が添加された金属を、窒素を含む還元雰囲気下で焼鈍してなるものであることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載のマイクロ流体デバイスであって、
前記溝部はエッチングにより形成されたものであることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
請求項６に記載のマイクロ流体デバイスであって、
前記エッチングは、前記第１および第２表面に前記疎水性を付与した後に行われることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のマイクロ流体デバイスであって、
前記溝部として、
前記第１表面に第１溝部が形成されており、
前記第２表面に前記第１溝部と整合する第２溝部が形成されていること、
を特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
複数の板状基材を積層してなるマイクロ流体デバイスの製造方法であって、
前記複数の板状基材のうち、互いに接触する関係となる第１板状基材と第２板状基材とにおいて、
前記第１板状基材の表面のうち前記第２板状基材と接触する第１表面と、
前記第２板状基材の表面のうち前記第１板状基材と接触する第２表面と、
における、同一流体種に対するぬれ性を変化させる表面改質工程と、
前記第１および第２表面の少なくとも１つの表面に溝部を形成する溝形成工程と、
を備えることを特徴とするマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、
前記複数の板状基材を、分解自在に固定する組み立て工程、
をさらに備えることを特徴とするマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、前記表面改質工程が、
前記第１及び第２表面に疎水性を与える疎水化工程であることを特徴とするマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、前記疎水化工程が、
前記第１および第２表面に窒化ホウ素を分散させる窒化ホウ素処理工程であることを特徴とするマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、
前記複数の板状基材はホウ素が添加された金属であり、
前記窒化ホウ素処理工程は、
窒素を含む還元雰囲気下で前記金属を焼鈍する還元焼鈍工程であることを特徴とするマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、前記溝形成工程は、
エッチングにより前記溝部を形成するエッチング工程であることを特徴とするマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、
前記フォトエッチング工程は、前記疎水化工程の後に行われることを特徴とするマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項１６】
請求項９ないし請求項１５のいずれかに記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、
前記溝形成工程は、
前記第１表面に第１溝部を形成し、前記第２表面に前記第１溝部と整合する第２溝部を形成する工程であることを特徴とするマイクロ流体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に管状の流路が形成されており、少量の流体を該流路に導入することにより、化学合成や化学分析などが行えるマイクロ流体デバイス、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の板状基材に平面的な溝加工を施してこれらを積層することで積層体を形成し、該積層体を一体化する処理を施すことにより、２次元あるいは３次元的な管状流路を有するマイクロ流体デバイスを製造する方法は、すでに知られている。一体化は、接着剤による接着、焼成による焼結や加温による拡散接合など、いったん一体化されるとその状態が半永久的に維持される態様、いわば非可逆的な態様にてなされるのが一般的である（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１０２６８１号公報
【特許文献２】
特表２００２−５２７２５４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロ流体デバイスは、一般に、所定量の流体を内部の流路に導入して、化学合成等を行うという態様で使用されるものである。意図された合成等が実現するには、マイクロ流体デバイス内に導入される流体が漏出しないことが要求される。従来のマイクロ流体デバイスにおいては、上述のように、板状基材の積層体を一体化することによって、板状基材同士の間隙からの流体の漏出防止が実現されている。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示されているマイクロ流体デバイスは、板状基材を接着剤層などで貼り合せ、一体化を実現するものである。特許文献２に開示されたマイクロ流体デバイスは、セラミックや有機物質などからなるグリーンシートを焼結することにより、一体化を実現するものである。
【０００６】
しかしながら、そのような半永久的な一体化のためには、接着の場合であれば接着剤の塗布などによる接着層の形成、焼結や加温等の場合であれば、所定の熱処理など、一体化のための特別な工程が必要である。
【０００７】
また、接着や焼結、あるいは拡散接合にて一体化を行う場合、使用に耐えうる十分な接合を実現するには、板状基材あるいは接着剤について、用いることができる材質および組合せに制限が存在する。
【０００８】
さらに、従来のマイクロ流体デバイスの場合、半永久的に一体化されたものであるため、流路において目詰まりが発生した場合であっても、これを分解し内部を洗浄することはできない。また、分解洗浄できないことから、特に化学分析など精密な清浄度が必要なアプリケーションの場合、使い捨てを余儀なくされている。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、製造過程において半永久的な方法による一体化が不要なマイクロ流体デバイス、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、複数の板状基材を積層してなるマイクロ流体デバイスであって、前記複数の板状基材のうち、互いに接触する関係にある第１板状基材と第２板状基材とにおいて、前記第１板状基材の表面のうち前記第２板状基材と接触する第１表面と、前記第２板状基材の表面のうち前記第１板状基材と接触する第２表面と、の少なくとも１つの表面に、前記第１と第２の板状基材とを積層したときにマイクロ流体デバイスの流路を規定する溝部、を備え、前記第１および第２表面において、同一流体種に対するぬれ性が前記溝部と前記流路の外部とで異なる、ことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のマイクロ流体デバイスであって、前記複数の板状基材は、分解自在に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のマイクロ流体デバイスであって、前記溝部以外の部分が、疎水性を備える、ことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載のマイクロ流体デバイスであって、前記第１および第２表面に窒化ホウ素が存在することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載のマイクロ流体デバイスであって、前記複数の板状基材はホウ素が添加された金属を、窒素を含む還元雰囲気下で焼鈍してなるものであることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載のマイクロ流体デバイスであって、前記溝部はエッチングにより形成されたものであることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７の発明は、請求項６に記載のマイクロ流体デバイスであって、前記エッチングは、前記第１および第２表面に前記疎水性を付与した後に行われることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のマイクロ流体デバイスであって、前記溝部として、前記第１表面に第１溝部が形成されており、前記第２表面に前記第１溝部と整合する第２溝部が形成されていること、を特徴とする。
【００１８】
また、請求項９の発明は、複数の板状基材を積層してなるマイクロ流体デバイスの製造方法であって、前記複数の板状基材のうち、互いに接触する関係となる第１板状基材と第２板状基材とにおいて、前記第１板状基材の表面のうち前記第２板状基材と接触する第１表面と、前記第２板状基材の表面のうち前記第１板状基材と接触する第２表面と、における、同一流体種に対するぬれ性を変化させる表面改質工程と、前記第１および第２表面の少なくとも１つの表面に溝部を形成する溝形成工程と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１０の発明は、請求項９に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、前記複数の板状基材を、分解自在に固定する組み立て工程、をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１１の発明は、請求項９または請求項１０に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、前記表面改質工程が、前記第１及び第２表面に疎水性を与える疎水化工程であることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１２の発明は、請求項１１に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、前記疎水化工程が、前記第１および第２表面に窒化ホウ素を分散させる窒化ホウ素処理工程であることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１３の発明は、請求項１２に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、前記複数の板状基材はホウ素が添加された金属であり、前記窒化ホウ素処理工程は、窒素を含む還元雰囲気下で前記金属を焼鈍する還元焼鈍工程であることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１４の発明は、請求項１３に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、前記溝形成工程は、エッチングにより前記溝部を形成するエッチング工程であることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１５の発明は、請求項１４に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、前記フォトエッチング工程は、前記疎水化工程の後に行われることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１６の発明は、請求項９ないし請求項１５のいずれかに記載のマイクロ流体デバイスの製造方法であって、前記溝形成工程は、前記第１表面に第１溝部を形成し、前記第２表面に前記第１溝部と整合する第２溝部を形成する工程であることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
＜マイクロ流体デバイスの構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１の分解斜視図である。図２は、マイクロ流体デバイス１に流体ＦＬが供給された状態の、図１におけるＡ−Ａ’断面、Ｂ−Ｂ’断面、およびＣ−Ｃ’断面についての断面模式図である。また、図３は、図２（ｂ）の部分Ｐの近傍の拡大断面図である。
【００２７】
図１および図２に示すように、本実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１は、上側板状基材１０と下側板状基材２０とを重ね合わせ（積層し）、その重ね合わせた状態を保ってこれらをさらに上側圧接部材３０と下側圧接部材４０とで挟み込んだ構造を有している。上側圧接部材３０には適宜の間隔にて複数のネジ穴３１が設けられており、下側圧接部材４０には、ネジ穴３１と同軸になるように複数のネジ穴４１設けられている。ネジ穴３１とネジ穴４１の対応する組ごとに、ボルト５１が螺合されることによって、上側板状基材１０と下側板状基材２０とが圧接され固定されている。
【００２８】
上側板状基材１０と下側板状基材２０とにおいては、重ね合わされた際に互いに接触する面１０ａおよび面２０ａにそれぞれ、上側溝部１１および下側溝部２１が形成されている。上側溝部１１および下側溝部２１は、上側板状基材１０と下側板状基材２０とが重ね合わされた際に、流体ＦＬが流通する管状の流路２（図２）が形成されるように設けられている。すなわち、上側溝部１１と下側溝部２１とは、互いに鏡面対称の関係に整合して設けられている。マイクロ流体デバイス１においては、このように設けられる流路２に流体ＦＬが後述するように供給されて、所望される化学合成等の処理が行われることになる。なお、本実施の形態においては、上側溝部１１および下側溝部２１より形成される流路２は、繰り返し屈曲し蛇行する形状をなしているが、これは例示であって、流路２の形状及び配置は図示のものに限定されるものではなく、種々の態様が可能である。
【００２９】
上側板状基材１０に形成された上側溝部１１の両終端部には、それぞれ、第１貫通穴１２および第２貫通穴１３があらかじめ設けられている。さらに、上側圧接部材３０には、上述のように上側板状基材１０と下側板状基材２０とを圧接固定した際に第１貫通穴１２および第２貫通穴１３の直上位置となる位置に、第１継手部３２および第２継手部３３が設けられている。第１継手部３２および第２継手部３３は、いずれも、流体ＦＬ供給用のおよび排出用の例えばチューブ状の供給管および排出管（いずれも図示せず）が取付可能に設けられた貫通穴である。
【００３０】
マイクロ流体デバイス１においては、第１継手部３２に取り付けられた図示しない該供給管から、図２（ａ）に示すように、該第１継手部３２、第１貫通穴１２を経て流路２へと流体ＦＬが供給される。供給された流体ＦＬは流路２を移動する。流路２は、反応管としての役割を果たす。そして、流体ＦＬ（反応の結果物である場合を含む）は、図２（ｃ）に示すように、第２貫通穴１３、第２継手部３３を経て該第２継手部３３に取り付けられた図示しない排出管へと排出される。
【００３１】
このように構成されたマイクロ流体デバイス１においては、上側板状基材１０の面１０ａのうち上側溝部１１以外の部分、および、下側板状基材２０の面２０ａのうち下側溝部２１以外の部分が、疎水性を具備する面として形成されている。すなわち、面１０ａおよび面２０ａはいずれも、接触に寄与する部分の全体（全面）に疎水性を具備してなる面である。なお、本実施の形態において、当該部分が疎水性を備えるとは、同一の水溶液性の液体に対するぬれ性が、上側溝部１１および下側溝部２１よりも劣っている状態を意味するものとする。換言すれば、当該液体の上側溝部１１および下側溝部２１における接触角よりも、当該部分の接触角が大きい状態が実現されていることを意味している。本実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１においては、互いに接触する面１０ａおよび２０ａが上述のように疎水性を備えることにより、例えば図３に示すように、流路２を流れる流体ＦＬが、流路２を形成する上側溝部１１と下側溝部２１との界面Ｉ１およびＩ２から、矢印ＡＲ１およびＡＲ２に示すように漏出することが防止される。
【００３２】
なお、特許文献１および特許文献２には、それぞれ、流体の通路の一部が、部分的に疎水性を有する態様が示されているが、本実施の形態のように流路からの流体の漏出を防ぐ効果と得ることを目的として、そのような態様がとられたものではない。また、疎水性を有する部分はあくまで局所的、限定的であり、溝部を除けば積層時に接触する面の全面に疎水性を具備する本実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１とは相違する。
【００３３】
すなわち、本実施の形態においては、従来技術のような非可逆的に一体化する工程を経ることなく、流体の漏出のないマイクロ流体デバイスを形成することができる点で特徴的である。さらに、本実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１は、いったん使用に供した後、ボルト５１をネジ穴３１およびネジ穴４１から外すことにより、分解することができる。これにより、分解後、所定の方法により各部材を洗浄した後、再度組み立てて使用に供することも可能である。
【００３４】
＜マイクロ流体デバイスの製造工程＞
図４は、本実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１の製造工程の概略を示す図である。まず、所定の材質の上側板状基材１０と下側板状基材２０との面１０ａおよび面２０ａの全面に対し、同一流体種に対するぬれ性を元の状態から変化させる表面改質処理が施される（ステップＳ１）。次に、所望する流路２を形成するために、面１０ａおよび面２０ａに対しそれぞれ、溝形成処理が施され、上側溝部１１および下側溝部２１が形成される（ステップＳ２）。そして、上側板状基材１０の所定位置に、第１貫通穴１２および第２貫通穴１３が形成される（ステップＳ３）。その後、上側板状基材１０と下側板状基材２０とは重ね合わされて、上側圧接部材３０および下側圧接部材４０とボルト５１とによって、固定がなされる（ステップＳ４）。ボルトによる固定であるので、その後分解することが可能である。なお、板状基材同士の重ね合わせの際の位置決め、および圧接部材による圧接の際の位置決めについては、例えば図示しない位置決めピンや位置決め用のあたりを各板状基材ないしは圧接部材に設けることによって、高い精度にて実現される。
【００３５】
好ましくは、上側板状基材１０と下側板状基材２０はＦｅ、Ｎｉを主成分とする合金（以下、Ｆｅ−Ｎｉ合金と称する）よりなる薄板であり、それぞれの面１０ａおよび面２０ａにおいて実現される表面改質は疎水化であって、それぞれの薄板の最表面およびその極近傍の領域に窒化ホウ素（ＢＮ）が存在することによって実現されるものである。また、上側溝部１１および下側溝部２１は、好ましくはフォトエッチングにて形成される。フォトエッチングにおいては、エッチング条件を適宜に選択するより、所望される深さの溝部を精度良く形成することができる。図５は、この好適な実施例についての図４の疎水化処理（ステップＳ１）、およびその後の溝形成処理（ステップＳ２）の流れを具体的に示す図である。また、図６は、図５に示す処理フローに供された主なステップにおける状態を、Ｆｅ−Ｎｉ合金からなる薄板ＭＰから下側板状基材２０を作製する場合を例として模式的に示す図である。
【００３６】
薄板ＭＰには、一般に、主成分元素であるＦｅ、Ｎｉ以外に、薄板に加工する際の圧延性を向上させることを目的に、Ｂ（ホウ素）が微量添加されている。本実施の形態では、ホウ素を１ｐｐｍ以上、好ましくは、３ｐｐｍ以上含む薄板ＭＰを上側板状基材１０および下側板状基材２０の作製に用いる（ステップＳ１１）。該薄板ＭＰの厚みは、最大でもせいぜい数ｍｍ程度である。図６（ａ）は、係る薄板ＭＰを模式的に示すものである。
【００３７】
用意された薄板ＭＰは、Ｎ２：Ｈ２＝９２：８Ｎ２とＨ２との混合ガスであって、かつ露点が５℃以下、好ましくは０℃以下の条件を満たす雰囲気にて、８００〜９００℃で１０〜３０分間、焼鈍処理（還元焼鈍処理）される（ステップＳ１２）。露点は、混合ガス中に不純物として混入する水蒸気の許容濃度を表す指標として用いられている。この条件で焼鈍処理することにより、合金内部に存在していたホウ素と混合ガス中のＮ２と反応して、薄板ＭＰの表面に、例えば最表面に存在するＦｅ−Ｎｉ合金の結晶粒上に、疎水性の窒化ホウ素（ＢＮ）が生成する。窒化ホウ素は、Ｆｅ−Ｎｉ合金中のホウ素濃度が高いほど、また混合ガスの露点が低いほど、その生成が多くなる傾向がある。図６（ｂ）は、薄板ＭＰの面Ｓａに窒化ホウ素が分散生成している状態を示すものである。なお、説明の便宜上、図６（ｂ）において窒化ホウ素は上側の面Ｓａにのみ生成する態様にて示しているが、焼鈍処理の態様によっては、下側の面Ｓｂにも窒化ホウ素は生成しうる。
【００３８】
上記の処理により最表面に窒化ホウ素が生成した薄板ＭＰに対して、流路となる溝部が、以下のようにフォトエッチングにて選択的に形成されることになる。
【００３９】
まず、薄板ＭＰの表面を所定のアルカリ脱脂液にてアルカリ脱脂処理（ステップＳ１３）した後、牛乳カゼインと重クロム酸アンモニウムを主成分とする感光液を面Ｓａに塗布し（ステップＳ１４）、これを乾燥させる（ステップＳ１５）。これにより、数μｍ厚の感光層が形成される。図６（ｃ）は、面Ｓａ上に感光層ＰＳが形成された状態を模式的に示している。
【００４０】
感光層ＰＳが形成されると、その上に、溝部形成用のネガパターンが真空密着され（ステップＳ１６）、水銀ランプによって、溝部となるべき部分が露光される（ステップＳ１７）。図６（ｄ）は、これを模式的に示している。感光層２２上にはネガパターンＮＰが形成され、矢印ＡＲ３のように光が照射される。図６（ｅ）は、形成された露光パターンＥＰを、斜線にて例示する図である。
【００４１】
露光後は、温水より現像処理され（ステップＳ１８）、無水クロム酸で硬膜（ステップＳ１９）してこれを洗浄・乾燥（ステップＳ２０）した後、２００℃でのバーニング硬膜を行う（ステップＳ２１）。
【００４２】
このようにしてパターンが形成されると、エッチングされるべき部分の金属表面が２％シュウ酸水溶液にてプリエッチされ（ステップＳ２２）。その後、５０℃、４５ボーメの塩化鉄水溶液にてエッチング処理がなされ（ステップＳ２３）、所定の深さの溝部が形成される。図６（ｆ）は、エッチングによって下側溝部２１が形成さた状態を模式的に示している。
【００４３】
水洗処理（ステップＳ２４）を経た後、２０％の水酸化ナトリウム水溶液で感光層が剥膜される（ステップＳ２５）。これを水洗する（ステップＳ２６）ことにより、流路となる溝部２１が形成された下側板状基材２０が得られる。図６（ｇ）は、当該プロセスを経て最終的に得られた下側板状基材２０を模式的に示している。図６（ｇ）に示された下側板状基材２０においては、面２０ａ上の下側溝部２１以外の部分に窒化ホウ素が分散（散在）して存在する一方、下側溝部２１の表面はフォトエッチングによって新たに露出したものであるので、窒化ホウ素はほとんど存在していないことになる。以上により、面２０ａ上の下側溝部２１以外の部分が疎水性を有する下側板状基材２０が作製されたことになる。
【００４４】
このように、本実施の形態においては、疎水化処理を行ってから溝部の形成を行うので、複雑な形状の溝部を形成する場合であっても、確実に疎水化処理を行うことができる。なお上記のように窒化ホウ素により疎水化を行なう場合、必ずしも窒化ホウ素は表面に均一に存在している必要はなく、少なくとも疎水性を発揮する程度に散在的に存在していればよい。
【００４５】
上側板状基材１０についても、同様のプロセスにて疎水化処理され、上側溝部１１が形成される。このようにして得られる上側板状基材１０および下側板状基材２０が、図４のステップＳ３以降の処理に供されて、最終的にマイクロ流体デバイス１が製造される。
【００４６】
なお、Ｆｅ−Ｎｉ合金については、板状基材のサイズに比して十分大きな面積を有する一の薄板を入手することが可能であり、該薄板からの切り出しによって、多数の板状基材を得ることができる。この場合、図５に示す処理工程のいずれかの段階に至るまでの処理を、係る切り出しの前の状態にて行うことも可能である。例えば鋼板メーカーが、ステップＳ１２に対応する処理条件にて焼鈍処理を行ったＦｅ−Ｎｉ合金薄板を出荷し、本実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１を製造する者が、これを購入して、ステップＳ１３以降の適宜の段階で、切り出し処理を行う態様などが想定される。すなわち、先に溝部を形成した後、他の部分に疎水化を施す場合に比して処理を効率的に行うことができ、製造コストを抑制することができる。
【００４７】
＜第２の実施の形態＞
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１０１の分解斜視図である。図８は、マイクロ流体デバイス１０１の流路の断面形状を示す図である。
【００４８】
本実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１０１も、板状基材を重ね合わせ、これらをネジによって圧接固定する態様は第１の実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１と同じである。そのため、図７においては、該固定に用いられる上側圧接部材３０、下側圧接部材４０、およびボルト５１についての図示を省略している。また、下側板状基材２０についても第１の実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１と同じ態様をとることから、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００４９】
本実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１０１においては、上側板状基材１１０に溝部が形成されず、第１貫通穴１１２および第２貫通穴１１３が設けられるのみである点で、第１の実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１の構造と相違する。この場合、流路１０２は、図８に示すように上下非対称な形状を有することになる。
【００５０】
本実施の形態の場合においても、下側板状基材２０については、第１の実施の形態の場合と同様に、面２０ａのうち溝部２１以外の部分が疎水性を有してなるものである。また、上側板状基材１１０については、面１１０ａにおいて流路１０２の外部に相当する部分（下側溝部２１の直上以外の部分）が疎水性を備えることが好ましい。このような態様をとることで、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。この場合に疎水性を備えるとは、同一の液体に対するぬれ性が、上側板状基材１１０の方が下側溝部２１よりも劣っている状態を意味するものとする。
【００５１】
なお、上側板状基材１１０の面１１０ａが疎水性を有さない場合でも、本発明の効果は減じられるものの、無効ではない。
【００５２】
また、本実施の形態の場合、上側板状基材１１０に対し下側板状基材２０と同様のプロセスの加工を施すことを要さないことから、両者を異なる材質のもので構成することが第１の実施の形態に比して容易である。例えば、下側板状基材２０については第１の実施の形態にて示したＦｅ−Ｎｉ合金薄板を用い、上側板状基材１１０には、透明なガラス板を用いる態様などが考えられる。係る態様の場合で図示しない上側圧接部材が視認をさまたげない形態（例えば透明または貫通窓形成等）であれば、上側板状基材１１０側から流路１０２を視認することができるので、流路１０２に流体を供給した際に該流路１０２にて起こる現象の観察が容易となる。
【００５３】
＜変形例＞
本発明は機械的に板状基材を固定することによってマイクロ流体デバイスを実現するものであるが、板状基材を固定する態様は、上述の場合に限定されない。図９は、ネジとは異なる固定方法が実現されたマイクロ流体デバイス２０１の断面模式図である。図９に示すマイクロ流体デバイス２０１においては、ネジによる固定に代わり、上側圧接部材２３０および下側圧接部材２４０およびこれらに挟まれた上側板状基材１０および下側板状基材２０の全体を、クリップ状の固定部材２５１および２５２によって、対向する２方向から挟み込むことによって、上側板状基材１０と下側板状基材２０との圧接固定が実現されている。この場合も、固定部材２５１および２５２を取り外すことで圧接を解除することができ、分解、洗浄が可能である。
【００５４】
あるいはまた、固定および解除が自在なクランプ機構を有する圧接部材が、圧接固定に用いられてもよい。
【００５５】
また、上述の実施の形態では、２枚の板状基材によって、平面的な流路が示される場合について示しているが、さらに多数の板状基材を多段に積層し、３次元的な流路を有するマイクロ流体デバイスを構成する場合であっても、本発明は実現可能である。図１０は、その一例としてのマイクロ流体デバイス３０１の断面を模式的に示す図である。マイクロ流体デバイス３０１においては、板状基材３１０ないし３４０が、多段に積層された状態で、ボルト５１によって圧接固定されている。流路３０２が各板状基材によって立体的に構成されている。この場合、各段を構成する板状基材の両面に疎水化処理を施し、図示は省略するが、これらの流路３０２をつなぐ貫通穴が、各板状基材に適宜に設けられ、ボルト５１のネジ穴３１および４１に対する螺合によって十分な力にて板状基材を圧接固定することにより、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
あるいは、上側板状基材と下側板状基材の双方に溝部を形成して流路とする場合に、上下の板状基材に形成される溝部の断面形状は、必ずしも一致している必要はなく、例えば溝部の深さが異なっていたり、一方はテーパ状で、一方は底部が曲面状であったりする態様でもよい。
【００５７】
また、上述の実施の形態のように、金属を板状基材として用いる場合、疎水化処理として、より効果の高い撥水性複合めっきを適用することも可能である。撥水性複合めっき処理は、例えば、特開平０６−２３５０９５号公報や、特開平１０−２１２５９８号公報において公知である。上述の窒化ホウ素の生成による疎水化処理に代えて適用することも、窒化ホウ素の形成後にさらに適用することも可能である。いずれの場合も、溝部を形成した後、該溝部を例えば非導電性の樹脂等で目止めし、撥水性めっきを施すことで、めっき層を板状基材の表面の溝部以外の部分に形成することができる。
【００５８】
さらにまた、以上の説明は、板状基材同士の接触面に疎水性を与えることで、流路を流れる流体の漏出を防ぐ態様についてのものであったが、例えば該流体が親油性を有する有機物質を取り扱う場合など、上述のように板状基材の溝部以外の表面に疎水性を付与する態様では、該流体の漏出を十分に防止することができない場合が起こりうる。こうした流体を扱う場合には、板状基材の溝部以外の表面に、疎水性に代わり疎油性を与えたうえで積層し、圧接部材にて固定することによって、こうした物質を取り扱う際に漏出が生じないマイクロ流体デバイスを提供することができる。ここで疎油性を備えるとは、同一の有機物質を溶媒とする溶液に対するぬれ性が、溝部よりも劣っている状態が実現されていることを意味するものとする。
【００５９】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１ないし請求項１６の発明によれば、各積層基材を一体化する処理を行わずとも、マイクロ流体デバイスの流路から流体が漏出することがない。
【００６０】
また、請求項２および請求項１０の発明によれば、使用後に分解、洗浄し、再度組み立てることによって再び使用に供することができるので、使い捨てることがなく、多量に使用する場合に省資源化に寄与する。
【００６１】
また、請求項３ないし請求項７、および請求項１１ないし請求項１５の発明によれば、疎水性を利用してマイクロ流体デバイスの流路から水溶液性の液体が漏出することを防ぐことができる。
【００６２】
また、請求項４ないし請求項７、および請求項１２ないし請求項１５の発明によれば、窒化ホウ素の疎水性を利用してマイクロ流体デバイスの流路から水溶液性の液体が漏出することを防ぐことができる。
【００６３】
また、請求項５ないし請求項７、および請求項１３ないし請求項１５の発明によれば、金属の加工性能を向上するためにあらかじめ添加されているホウ素が、焼鈍によって表面に偏析するとともに窒化ホウ素を形成する現象を、板状基材の疎水化に利用するので、疎水性を有する物質を外部から形成せずとも表面の疎水化を実現することができ、板状基材の製造・加工コストを抑制しつつ、効果的な疎水化を実現できる。
【００６４】
また、請求項６、請求項７、請求項１４、および請求項１５の発明によれば、エッチング条件を適宜に選択するより、所望される深さの溝部を精度良く形成することができる。
【００６５】
また、請求項７および請求項１５の発明によれば、溝部の形成に先立って、あらかじめ一括して疎水化処理を行うので、先に溝部を形成した後、他の部分に疎水化を施す場合に比して処理が効率的であり、製造コストが抑制される。さらに、複雑な形状の溝部を形成する場合であっても、確実に疎水化を行うことができる。
【００６６】
また、請求項８および請求項１６の発明によれば、各溝部を重ね合わせて流路を形成することから、流路の形状自由度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１の分解斜視図である。
【図２】マイクロ流体デバイス１に流体ＦＬが供給された状態の、所定の位置における断面模式図である。
【図３】図２（ｂ）の部分Ｐの近傍の拡大断面図である。
【図４】本実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１の製造工程の概略を示す図である。
【図５】Ｆｅ−Ｎｉ合金に対する疎水化処理、およびその後の溝形成処理の流れを具体的に示す図である。
【図６】図５に示す処理フローの主なステップにおける下側板状基材２０の断面模式図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１０１の分解斜視図である。
【図８】マイクロ流体デバイス１０１の流路の断面形状を示す図である。
【図９】マイクロ流体デバイス２０１の断面模式図である。
【図１０】マイクロ流体デバイス３０１の断面模式図である。
【符号の説明】
１、１０１、２０１、３０１  マイクロ流体デバイス
１０、１１０  上側板状基材
２、１０２、３０２  流路
１０ａ、１１０ａ  （上側板状基材の圧接）面
１１  上側溝部
１２、１１２  第１貫通穴
１３、１１３  第２貫通穴
２０  下側板状基材
２０ａ  （下側板状基材の圧接）面
２１  下側溝部
３０、２３０  上側圧接部材
３１、４１  ネジ穴
３２  第１継手部
３３  第２継手部
４０、２４０  下側圧接部材
５１  ボルト
２５１、２５２  固定部材
ＥＰ  露光パターン
ＦＬ  流体
Ｉ１、Ｉ２  界面
ＮＰ  ネガパターン
ＰＳ  感光層
【図１】
2005007529.tif 000003
【図２】
2005007529.tif 000004
【図３】
2005007529.tif 000005
【図４】
2005007529.tif 000006
【図５】
2005007529.tif 000007
【図６】
2005007529.tif 000008
【図７】
2005007529.tif 000009
【図８】
2005007529.tif 000010
【図９】
2005007529.tif 000011
【図１０】
2005007529.tif 000012